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Dienste in Ad-Hoc-Netzen Beschreibung, Auffindung und Motivation. Dr. Birgitta König-Ries Michael Klein Philipp Obreiter. DIANE-Projekt: Dienste in Ad-hoc-Netzen Universität Karlsruhe (TH) http://www.ipd.uni-karlsruhe.de/DIANE. Februar 2004. Ziel.

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Dienste in Ad-Hoc-Netzen

Beschreibung, Auffindung und Motivation

Dr. Birgitta König-Ries

Michael Klein

Philipp Obreiter

DIANE-Projekt: Dienste in Ad-hoc-Netzen

Universität Karlsruhe (TH)

http://www.ipd.uni-karlsruhe.de/DIANE

Februar 2004

slide2
Ziel

Integrierte Nutzung verteilter Ressourcen

Peer-to-Peer-Systeme

Grid Computing

Föderierte Datenbanken

Autonomic Computing

Ad-hoc-Netze

Randbedingungen?

Problembereiche?

Ansätze?

randbedingungen der ressourcennutzung

Automatisierung

Effizienz-

anforderungen

Autonomie

Selbstorganisation

Randbedingungen der Ressourcennutzung
randbedingungen der ressourcennutzung1

föderierte Datenbank

Napster-artige Systeme

Gnutella-artige Systeme

Ad-hoc-Netze

Automatisierung

Automatisierung

Automatisierung

Automatisierung

Effizienz-

anforderungen

Effizienz-

anforderungen

Effizienz-

anforderungen

Effizienz-

anforderungen

Autonomie

Autonomie

Autonomie

Autonomie

Selbstorganisation

Selbstorganisation

Selbstorganisation

Selbstorganisation

Randbedingungen der Ressourcennutzung
szenario

Gateway Service

In: Access DataOut: Received Mails

Transformation Service

In: Compressed File

Out: File

Query Service

In: CourseOut: Academic calendar

Document Service

In: --Out: article on GROUP-BY operator

Szenario

Wann und wo sind meine DB-Vorlesungen?

Mehr über SQL?

Meine Mails?

problembereiche

Mehr über SQL?

Document Service

In: --Out: article on GROUP-BY operator

Problembereiche
problembereiche1
Angebote und Nachfragen

müssen:

beschrieben werden

Document Service

In: --Out: article on GROUP-BY operator

Problembereiche

Mehr über SQL?

problembereiche2
Angebote und Nachfragen

müssen:

beschrieben werden

zu einander kommen

Document Service

In: --Out: article on GROUP-BY operator

Problembereiche

Mehr über SQL?

problembereiche3
Angebote und Nachfragen

müssen:

beschrieben werden

zu einander kommen

abgeglichen werden

Document Service

In: --Out: article on GROUP-BY operator

Problembereiche

Mehr über SQL?

?

=

problembereiche4
Angebote und Nachfragen

müssen:

beschrieben werden

zu einander kommen

abgeglichen werden

Geräte müssen zur

Ressourcenbereitstellung

motiviert werden

Document Service

In: --Out: article on GROUP-BY operator

Problembereiche

$$$

Mehr über SQL?

vision dienstorientiertes rechnen zur verteilten ressourcennutzung

DIANE

Vision: Dienstorientiertes Rechnen zur verteilten Ressourcennutzung

Anwendung

veröffentlicheDienst sucheDienst führeDienstAus

Dienstorientierte Middleware

Übermittlung

Cross-Layer-Events

4. Transport

3. Network

2. Datalink

1. Physical

berblick
Überblick

M

O

T

I

V

A

T

I

O

N

(Semantische) Dienstbeschreibung

S

I

M

U

L

A

T

I

O

N

(Dezentrale) Dienstsuche

(Effiziente) Dienstausführung

Transparente Dienstkombination

dienstbeschreibung stand der forschung 1
Dienstbeschreibung – Stand der Forschung (1)

Nachrichtenbasierte Dienstbeschreibung

incomingmessages

outgoingmessages

Service

  • Beispiele: IDLs (CORBA, DCOM, EJB), WSDL, ebXML, …

Druckdienst:

PrintRequestMessage

Service

input

url : String

resolution: ResType

dienstbeschreibung stand der forschung 11
Dienstbeschreibung – Stand der Forschung (1)

Nachrichtenbasierte Dienstbeschreibung

Probleme

  • Funktionalität kann nur aus dem Nachrichtenfluss geraten werden
  • keine Unterstützung der Konfiguration

Anwendungsbereich

  • halbautomatische Suche

incomingmessages

outgoingmessages

Service

  • Beispiele: IDLs (CORBA, DCOM, EJB), WSDL, ebXML, …
dienstbeschreibung stand der forschung 2
Dienstbeschreibung – Stand der Forschung (2)

Zustands-/Nachrichtenbasierte Dienstbeschreibung

incomingmessages

outgoingmessages

Service

state before execution

state after execution

  • Beispiele: DAML-S/OWL-S Profile, ICL, …

PrintRequestMessage

:Service

url : String

resolution: ResType

input

:DocumentLocallyAvailable

:DocumentPrinted

precondition

effect

dienstbeschreibung stand der forschung 21
Dienstbeschreibung – Stand der Forschung (2)

Zustands-/Nachrichtenbasierte Dienstbeschreibung

incomingmessages

outgoingmessages

Service

state before execution

state after execution

  • Examples: DAML-S/OWL-S Profile, ICL, …

Probleme

  • getrennte Beschreibung der Funktionalität in Nachrichten und Zuständen Zusammenhang unklar
  • keine Unterstützung der Konfiguration

Anwendungsbereich

    • halbautomatische Suche
automatische suche anforderungen
Automatische Suche: Anforderungen
  • Funktionalität
    • klare Bedeutung der Begriffe
    • explizite Modellierung des Zusammenhangs zwischen Vor- und Nachzustand
  • Konfigurationsprozess
    • explizite Beschreibung des Ablaufs der Dienstnutzung
diane service descriptions dsd 1
DIANE Service Descriptions (DSD) (1)
  • I. obere Dienstontologie
  • Task: allgemeine Struktur einer Dienstbeschreibung
  • einheitlich, klein

Service

  • II. Ontologien für Dienstkategorien
  • wenige
  • Einschränkung der möglichen Vor- und Nachbedingungen
  • Beispiel: InformationService

Prec

Effect

InfoState

InfoState

Document

Author

Title

Topic

  • III. Domänenontologien
  • Vokabular zur Beschreibung einzelner Domänen
  • viele, verteilt
  • Beispiele: Datenbanken, Orte, Schuhe,…

Rel. Model

Rel. Algebra

SQL

SELECT

UPDATE

IV. Instanziierung

  • schrittweise Konfiguration
dsd beispiel 2

Resolution

Type

<black-white>:ColorType

resolution

color

entity

entity

location

time

:Document

filesize

dc:format

dc:identifier

<pdf>:FormatType

Integer

Time

Location

String

DSD: Beispiel (2)

INe

PrintRequestMessage

:Service

url : String

resolution: ResType

input

:LocallyAvailable

:Printed

precondition

effect

INe

INx

OUTe

OUTx

vorteile des ansatzes
Vorteile des Ansatzes
  • Ontologiebasierung für klare Bedeutung
  • vereinheitlichte, aber flexible Struktur durch Schichtung
  • Funktionalität ist explizit beschrieben
    • Zusammenhang zwischen Vor- und Nachzustand
    • Einfluss der Parameter
  • Konfigurationsprozess ist explizit beschrieben

Anwendungsbereich:

    • automatische Suche
  • Michael Klein, Birgitta König-Ries: A Process and a Tool for Creating Service Descriptions based on DAML-S
  • 4th VLDB Workshop on Technologies for E-Services (TES'03), Berlin, 2003
  • Michael Klein, Birgitta König-Ries, Philipp Obreiter:Stepwise Refinable Service Descriptions: Adapting DAML-S to Staged Service Trading,1st International Conference on Service Oriented Computing (ICSOC-03), Trento, Italien, 2003.
berblick1
Überblick

M

O

T

I

V

A

T

I

O

N

(Semantische) Dienstbeschreibung

S

I

M

U

L

A

T

I

O

N

(Dezentrale) Dienstsuche

(Effiziente) Dienstausführung

Transparente Dienstkombination

dienstsuche ans tze 1

JXTA Search

Pastry

Jini

JXTA Search

Chord

UDDI

Freenet

Gnutella

Napster

CAN

Dienstsuche: Ansätze (1)

(Zentrales)

Dienstverzeichnis

verteilte

Hashtabellen

Fluten

  • beschränkte Ähnlichkeitssuche
  • nicht an Netztopologie angepasst
  • Proaktiv
  • benötigt Infrastruktur
  • Reaktiv
  • Ressouren-intensiv
dezentrale semantische dienstsuche
dezentrale, semantische Dienstsuche

Ziel:

Dienstsuche, die

  • ohne Infrastruktur funktioniert
  • Ähnlichkeit berücksichtigt
  • ressourcenschonend ist
  • für dynamische Umgebungen geeignet ist.

Grundidee:

Lege logische Struktur über das

vorhandene Netzwerk

  • welche sich am Wissen orientiert, welche Dienste angeboten werden,
  • welche Such- und Angebotsnachrichten geschickt leitet
  • welche bei Änderung des physischen Netzes adaptiert wird

Overlay

A

2

3

C

E

1

B

C

A

D

E

physisches Netz

dienstsuche l sungen

Dienstankündigung

1

5

9

findService

findService

findService

Ring-Overlay

Cluster-Overlay

Dienstvergleich

2

6

10

any

cast

any

cast

Lanes-Overlay

routeMessage

routeMessage

3

7

11

4. Transport

4. Transport

sendMessage

4. Transport

3. Network

3. Network

4

8

12

sendPacket

sendPacket

sendPacket

2. Data Link

2. Data Link

2. Data Link

1. Physical

1. Physical

1. Physical

Dienstsuche

Dienstsuche: Lösungen
lanes idee
Lanes: Idee
  • Keine feste Zuordnung in x-Richtung parallele Bahnen von Knoten
  • Innerhalb Bahn: Definierte Nachbarschaft
  • Von außerhalb: Alle Knoten einer Bahn gleich
  • Verwende Anycast- Routing in x-Richtung

1

5

9

2

6

10

any

cast

any

cast

3

7

11

4

8

12

Michael Klein, Birgitta König-Ries, Philipp Obreiter

Lanes - A Lightweight Overlay for Service Discovery in Mobile Ad Hoc Network 

3rd Workshop on Applications and Services in Wireless Networks (ASWN2003), Bern

lanes service trading
Lanes: Service Trading

Dienstankündigung

1

5

9

2

6

10

any

cast

any

cast

3

7

11

4

8

12

Dienstsuche

algorithmen der lanes struktur
Algorithmen der Lanes-Struktur
  • Login/Logoff-Algorithmus
    • Zutritt in die bzw. Austritt aus der Lane
  • Dienstankündigung-Algorithmus
    • Dienstbekanntgabe innerhalb der Lane
  • Dienstsuche-Algorithmus
    • Interne und anycast Suche
  • Split-Algorithmus, Merge-Algorithmus
    • Korrektur der Lanegröße
  • LaneBroken-Algorithmus
    • Korrektur nach unangekündigtem Austritt

Ping-Nachrichten: Sorgen für die Pflege der Lanes

vorteile von lanes
Vorteile von Lanes
  • Spezialisiert für dynamische Topologien
    • Wenige Strukturbedingungen
    • Topologiebewusste Algorithmen
    • Selbstjustierende Parameter: Anpassung an die aktuelle regionale Netzwerkprofil
  • Vollständig dezentral, kein Fluten, kein Hashen
  • Unabhängig von Dienstbeschreibung
  • Aber: Spezialisiert für Dienstaushandlung ( 2 Dimensionen)
berblick2
Überblick

M

O

T

I

V

A

T

I

O

N

(Semantische) Dienstbeschreibung

S

I

M

U

L

A

T

I

O

N

(Dezentrale) Dienstsuche

(Effiziente) Dienstausführung

Transparente Dienstkombination

fallbeispiel kooperation in lanes
Fallbeispiel: Kooperation in Lanes

Warum soll man Dienste anbieten?

Dienstankündigung

1

5

9

Warum soll man Dienstangebote speichern und weiterleiten?

Warum soll man sich mit Dienstsuchen und Dienstnutzung zurückhalten?

2

6

10

any

cast

any

cast

Warum soll man Dienstsuchen mit -angeboten vergleichen?

3

7

11

4

8

12

Dienstsuche

Warum soll man Dienst-suchen weiterleiten?

anreizmuster

motiviert durch

Gegenleistung

handelsbasierte

Anreizmuster

identitätsbas.

Vertrauen

sofortige

Gegenleistung

verhaltensbas.

Vertrauen

versprochene

Gegenleistung

Kollektivmuster

Gemeinschafts-

muster

Tauschhandels-

muster

wertpapierbasierte

Anreizmuster

Anreizmuster

Frage: Welche Arten von Anreizen gibt es, für ein anderes Gerät eine Aktion durchzuführen?

Anreizmuster

motiviert durch

Vertrauen

vertrauensbasierte

Anreizmuster

Philipp Obreiter, Jens Nimis

A Taxonomy of Incentive Patterns - The Design Space of Incentives for Cooperation 

2nd Workshop on Agents and Peer-to-Peer Computing (AP2PC'03), Melbourne

fallbeispiel anreizschema f r lanes
Fallbeispiel: Anreizschema für Lanes

Warum Dienste anbieten?

um Eigenwechsel zu bekommen

(Wechselversprechen: Dienst)

Dienstankündigung

Warum sparsame Dienstbenutzung?

um Eigenwechsel nicht ausstellen zu müssen

(Wechselversprechen: Dienst)

1

5

9

Warum Dienstangebote weiterleiten?

um gute Reputation zu erhalten

2

6

10

any

cast

any

cast

Warum Dienstsuchen speichern und mit Angeboten vergleichen?

um Eigenwechsel zu bekommen

(Wechselversprechen: Dienstvergleich)

3

7

11

Warum sparsame Dienstsuche?

um Eigenwechsel nicht ausstellen zu müssen

(Wechselversprechen: Dienstvergleich)

4

8

12

Dienstsuche

Warum Dienstsuchen weiterleiten?

um gute Reputation zu erhalten

berblick3
Überblick

M

O

T

I

V

A

T

I

O

N

(Semantische) Dienstbeschreibung

S

I

M

U

L

A

T

I

O

N

(Dezentrale) Dienstsuche

(Effiziente) Dienstausführung

Transparente Dienstkombination

evaluation durch simulation

runTest(plan)

Meta

SI

M

U

L

ATOR

instantiateUser(param)

Benutzer

userFunctions...

Protokoll

P2

P1

sendMessage(device)

Netzwerk

connected(device1, device2)

Verbindung

Evaluation durch Simulation

Michael Klein

DIANEmu - A Java Based Generic Simulation

Environment for Distributed Protocols

Download: http://www.ipd.uni-karlsruhe.de/DIANE

benutzerschicht

Bewegung zu Aktivität

Dienst während Aktivität

Umwelt-modell

Bewegungs-modell

Dienst-modell

PfadeOrte

Liste:

(Zeit, Koordinate)

Liste:

(Zeit, Dienstaufruf)

Benutzerschicht

Ziel: Realitätsgetreues Modell der Benutzer

mögliche Aktivitäten

Prioritäten der Benutzer

Aktivitätsmodell

Ablauf der Aktivitäten

Tobias Breyer, Michael Klein, Philipp Obreiter, Birgitta König-Ries

Activity-Based User Modeling in Service-Oriented Ad hoc Networks

First Working Conference on Wireless On-demand Network Systems (WONS 2003), Trento

evaluierung von lanes
Evaluierung von Lanes

Einstellungen:

1. 15 Geräte

2. Testdauer 3600s

3. Aktion jede 60 Sekunden

4. Ping Nachrichten bei Lanes jede 15 sec

Aufwand [ #Nachrichten/Suchanfrage]

10

5

3,3

2,5

2

Dynamik [ Verweildauer in Min.]

fairness korrelationskoeffizient und regressionsgerade
Fairness: Korrelationskoeffizient und Regressionsgerade
  • Aus Messungen abgeleitete Werte:
        • 1. Korrelationskoeffizient r (Findungen-Vergleiche)

2. Steigung der Regressionsgerade (b)

Einstellungen: 4400 Suchen, 15 Kooperative, 5 Unkooperative

Lanes

SLanes

#Findungen

#Vergleiche

r=-0,18

r=0,69

b=0,54

Individualnutzen [Findungen]

Individualnutzen [Findungen]

Individualaufwand [Vergleiche]

Individualaufwand [Vergleiche]

zusammenfassung
Zusammenfassung

M

O

T

I

V

A

T

I

O

N

(Semantische) Dienstbeschreibung

S

I

M

U

L

A

T

I

O

N

(Dezentrale) Dienstsuche

(Effiziente) Dienstausführung

Transparente Dienstkombination

anforderungen und l sungsans tze
DIANE Service Descriptions

halbsemantische Overlays

DIANE Service Descriptions

Anreizschemata

Angebote und Nachfragen

müssen:

beschrieben werden

zu einander kommen

abgeglichen werden

Geräte müssen zur

Ressourcenbereitstellung

motiviert werden

Ad-hoc-Netze

Automatisierung

Effizienz-

anforderungen

Autonomie

Selbstorganisation

Anforderungen und Lösungsansätze
anforderungen und l sungsans tze1
z.B. WSDL

halbsemantische Overlays

WSDL Vergleich, manuelle

Nachbesserung

Angebote und Nachfragen

müssen:

beschrieben werden

zu einander kommen

abgeglichen werden

Geräte müssen zur

Ressourcenbereitstellung

motiviert werden

Anforderungen und Lösungsansätze

Ad-hoc-Netze in einer Organisation, manuelle Dienstnutzung

Automatisierung

Effizienz-

anforderungen

Autonomie

Selbstorganisation

anforderungen und l sungsans tze2
DIANE Service Descriptions

Dienstverzeichnisse, Fluten,

Overlays

DIANE Service Descriptions

Anreizschemata

Angebote und Nachfragen

müssen:

beschrieben werden

zu einander kommen

abgeglichen werden

Geräte müssen zur

Ressourcenbereitstellung

motiviert werden

Peer-to-Peer- Systeme

Automatisierung

Effizienz-

anforderungen

Autonomie

Selbstorganisation

Anforderungen und Lösungsansätze
diane beitrag
DIANE: Beitrag

M

O

T

I

V

A

T

I

O

N

(Semantische) Dienstbeschreibung

S

I

M

U

L

A

T

I

O

N

Schichtung, reine Zustandsorientierung, Variablen

(Dezentrale) Dienstsuche

Overlays: Cluster, Rings, Lanes

(Effiziente) Dienstausführung

Transparente Dienstkombination

Anreize für die Dienstsuche

DIANEmuAktivitätsbas. Benutzermodell

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D

A

N

K

E

...für die Aufmerksamkeit

Alle Veröffentlichungen und den Simulator gibt es unter:

http://www.ipd.uni-karlsruhe.de/DIANE